В.М. Мануйлов - Курс лекций по линейной алгебре и геометрии (1113130), страница 11
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²°¨¶ ° ¬ 3.4.1 ³±²¼ a1 ; : : : ; an | ±¨±²¥¬ ¢¥ª²®°®¢ ¢ ¢¥ª²®°®¬ ¯°®±²° ±²¢¥ V ., ²¿³²»¬ ¢¥ª²®°» a1; : : : ; an §»¢ ¥²±¿ ¬®¦¥±²¢® ¢¥ª²®°®¢ (²®·¥ª)(a1; : : : ; an ) = fc 2 V : c = x1a1 + : : : + xn an ; 0 6 x1 ; : : : ; xn 6 1g.¯°¥¤¥«¥¨¥ ° ««¥«¥¯¨¯¥¤®¬¯°¥¤¥«¥¨¥ 3.4.2 ¯°¥¤¥«¨¬ n-¬¥°»© ®¡º¥¬ Voln ¯ ° ««¥«¥¯¨¯¥¤ (a1 ; : : : ; an ) ¨¤³ª²¨¢®:1) ®¤®¬¥°»© ®¡º¥¬ Vol1 (a1) := ja1 j | ½²® ¤«¨ ¢¥ª²®° ;2)Voln (a1; : : : ; an) := Voln 1 (a1; : : : ; an 1 ) d(an ; ha1; : : : ; an 1 i):·¥¢¨¤®, ·²® ®¡º¥¬ ¥±²¼ ¥®²°¨¶ ²¥«¼ ¿ ¢¥«¨·¨ . ®°°¥ª²®±²¼ ½²®£® ®¯°¥¤¥«¥¨¿, ².¥.¥§ ¢¨±¨¬®±²¼ ®¡º¥¬ ®² ¯®°¿¤ª ¢¥ª²®°®¢ ¯°¨ ¨¤³ª²¨¢®¬ ¯¥°¥µ®¤¥, ¢»²¥ª ¥² ¨§ ±«¥¤³¾¹¥©²¥®°¥¬».¥®°¥¬ 3.4.3(Voln (a1; : : : ; an ))2 = det G(a1; : : : ; an ).35(¯® ¨¤³ª¶¨¨)1) °¨ n = 1, ®·¥¢¨¤®, ja1 j2 = (a1; a1).2) ³±²¼ ³²¢¥°¦¤¥¨¥ ¢¥°® ¤«¿ ° §¬¥°®±²¨ n 1, ¤®ª ¦¥¬ ¥£® ¤«¿ ° §¬¥°®±²¨ n.
¯°®¥ª²¨°³¥¬ ¢¥ª²®° an «¨¥©³¾ ®¡®«®·ª³ ¢¥ª²®°®¢ a1 ; : : : ; an 1 : an = (an )0 + (an )? = 1a1 + : : : +n 1 an 1 + b, £¤¥ b = (an )? (².¥. b ®°²®£® «¥ ¢¥ª²®° ¬ a1; : : : ; an 1) ¨ jbj = d(an; ha1; : : : ; an 1i).¬¥¥¬:®ª § ²¥«¼±²¢®.0 (a1; a1) : : : (a1; an) 1.. A =...det G(a1; : : : ; an) = det @ ....(an ; a1) : : : (an ; an )0 (a1; a1) : : : (a1; an 1) (a1; 1a1 + : : : + n 1an 1 + b) 1.......A== det @ .....0 ((aan1;; aa11)) :: :: :: ((aan1;; aann 11)) (a1n(;a11; aa11)++: :: :: :++nn 11a(na11; +anb)1) + (a1; b) 1.......A== det @ .....(a ; a ) : : : (a ; a ) (a ; a ) + : : : + n 1 (an ; an 1) + (an ; b)0 n(a11; a1) : : : n(a1n; a1n 1) 1 (an1; a11) 1....
A + : : :...= 1 det @ .....(an ; a1) : : : (an ; an 1 ) (an ; a1){z}|=00 (a1; a1) : : : (a1; an 1) (a1; an 1) 1.......A+: : : + n 1 det @ .....| (an; a1) : : : ({zan; an 1) (an ; an 1) }0 (a1; a1) : : : (a1; an 1)=0 (a1; b) 1.... A =...+ det @ .....(an ; a1) : : : (an ; an 1 ) (an ; b)0 (a1; a1) : : : (a1; an 1) (a1; b) 1| {z } CB=0BCC...B.....B ..CC..= det BB(a;a):::(a;a)(a;b)n11n1n1n1B| {z } CCC =B=0B@ (an; a1) : : : (an; an 1) (|a{zn; b}) CA0 (a1; a1) : : : (a1; an 1) 1 =(b;b).......A (b; b) = det G(a1; : : : ; an 1) jbj2 == det @..(an 1 ; a1) : : : (an 1 ; an 1 )= (Voln 1 (a1; : : : ; an 1 ))2 jbj2 = (Voln (a1; : : : ; an ))2:¥¬¬ 3.4.4 ¥ª²®°»det G(a1; : : : ; an ) = 0.a1; : : : ; an«¨¥©®§ ¢¨±¨¬»²®£¤ ¨²®«¼ª®²®£¤ ,ª®£¤ ®ª § ²¥«¼±²¢®. ±«¨ ¢¥ª²®°» a1 ; : : : ; an «¨¥©® § ¢¨±¨¬», ²®, ¡¥§ ®£° ¨·¥¨¿ ®¡¹®±²¨, ¬®¦® ±·¨² ²¼, ·²® an = 1 a1 + : : : + n 1 an 1 .
®£¤ Voln (a1 ; : : : ; an ) =Voln 1 (a1; : : : ; an 1) d| (an ; ha1;{z: : : ; an 1i}) = 0, ±«¥¤®¢ ²¥«¼®, ¯® ¯°¥¤»¤³¹¥© ²¥®°¥¬¥,det G(a1; : : : ; an ) = 0.=036³±²¼ ²¥¯¥°¼ det G(a1; : : : ; an) = 0. ®ª ¦¥¬ «¨¥©³¾ § ¢¨±¨¬®±²¼ ¢¥ª²®°®¢ a1; : : : ; an . ±«¨a1 = 0, ²® «¨¥© ¿ § ¢¨±¨¬®±²¼ ®·¥¢¨¤ . °¥¤¯®«®¦¨¬, ·²® a1 6= 0, ¨ ° ±±¬®²°¨¬ ¯®±«¥¤®¢ ²¥«¼®±²¼ ·¨±¥«0 6= Vol1 (a1); Vol2 (a1; a2; ); : : : ; Voln (a1 ; : : : ; an ) = 0:³¹¥±²¢³¥² ² ª®© ®¬¥° k, ·²® Volk 1 (a1; : : : ; ak 1) 6= 0, Volk (a1 ; : : : ; ak )=0. .ª.Volk (a1; : : : ; ak ) = Volk 1 (a1; : : : ; ak 1 ) d(ak ; ha1; : : : ; ak 1 i), ²® d(ak ; ha1; : : : ; ak 1 i) = 0, ².¥.ak 2 ha1; : : : ; ak 1i. «¥¤®¢ ²¥«¼® ¢¥ª²®°» a1; : : : ; ak , ,§ ·¨², ¨ a1; : : : ; an, «¨¥©® § ¢¨±¨¬».³±²¼ ¬ ¤ «¨¥©»© ®¯¥° ²®° f : V ! V , £¤¥ V | £¨«¼¡¥°²®¢® ¯°®±²° ±²¢®, ¯³±²¼² ª¦¥ a1; : : : ; an | ¡ §¨± ¢ ¯°®±²° ±²¢¥ V , bi = f (ai ), i = 1; : : : ; n, | § ·¥¨¿ ®¯¥° ²®° ½²¨µ ¡ §¨±»µ ¢¥ª²®° µ.
®±¬®²°¨¬, ª ª ±¢¿§ » ¬ ²°¨¶» ° ¬ G = G(a1; : : : ; an )¨0 G0 = G(b1; : 1: : ; bn). ³±²¼ ¬ ²°¨¶ ®¯¥° ²®° f ¢ ¡ §¨±¥ a1; : : : ; an ¨¬¥¥² ¢¨¤ C = Af =@c11 : : : c1n.. . . . ....A, ²®£¤ bk = cik ai ¨ ½«¥¬¥²» ¬ ²°¨¶» G0 ° ¢» gij0 = (bi; bj) = (ckiak ; clj al) =cn1 : : : cnnc0ki (ak ; al)clj =1cki gkl clj . «¥¤®¢ ²¥«¼®, G0 = C t GC . ±«¨ ¡ §¨± ®°²®®°¬¨°®¢ , ²® G = E =@10...01A ¨ G0 = C tC .G²¢¥°¦¤¥¨¥ 3.4.5 °®¨§¢®«¼ ¿ ª¢ ¤° ² ¿ ¬ ²°¨¶ ¿¢«¿¥²±¿ ¬ ²°¨¶¥© ° ¬ ¤«¿¥ª®²®°®£® ¡®° («¨¥©® ¥§ ¢¨±¨¬»µ) ¢¥ª²®°®¢ ²®£¤ ¨ ²®«¼ª® ²®£¤ , ª®£¤ ±³¹¥±²¢³¥²² ª ¿ (¥¢»°®¦¤¥ ¿) ¬ ²°¨¶ C , ·²® G = C tC .®ª § ²¥«¼±²¢®.): ¯³±²¼ G = G(a1; : : : ; an), ¢»¡¥°¥¬ ¢ ¯°®±²° ±²¢¥ ®°²®®°¬¨°®¢ »© ¡ §¨±, ¯³±²¼ f |«¨¥©»© ®¯¥° ²®°, ¯¥°¥¢®¤¿¹¨© ½²®² ®°²®®°¬¨°®¢ »© ¡ §¨± ¢ ¢¥ª²®°» a1; : : : ; an, ²®£¤ G = C tC , £¤¥ C = Af .(: ¯³±²¼ G = C tC , ²®£¤ C | ½²® ¬ ²°¨¶ ¥ª®²®°®£® ®¯¥° ²®° f ¢ ¥ª®²®°®¬ ®°²®®°¬¨°®¢ ®¬ ¡ §¨±¥ a1 ; : : : ; an, ²®£¤ G | ½²® ¬ ²°¨¶ ° ¬ ¤«¿ ¢¥ª²®°®¢ f (a1 ); : : : ; f (an).3.5 ®¨·¥±ª¨© ¨§®¬®°´¨§¬¥¬¬ 3.5.1 ³±²¼V=V0V 0 | ¤¢®©±²¢¥®¥ ¯°®±²° ±²¢® ª ¯°®±²° ±²¢³ V .
±«¨ V| ¥¢ª«¨¤®¢® ¯°®±²° ±²¢®, ²® ±³¹¥±²¢³¥² ª ®¨·¥±ª¨© (².¥. ¥ § ¢¨±¿¹¨© ®² ¡ §¨± ) ¨§®¬®°´¨§¬ ¬¥¦¤³¨ 0 . ±«¨| ½°¬¨²®¢® ¯°®±²° ±²¢®, ²® ±³¹¥±²¢³¥² ª ®¨·¥±ª¨© ¨§®¬®°´¨§¬ ¬¥¦¤³ ±®¯°¿¦¥»¬ ¯°®±²° ±²¢®¬¨ 0.VVVVV®ª § ²¥«¼±²¢®. ´¨ª±¨°³¥¬ ¯°®¨§¢®«¼»© ¢¥ª²®° v 2 V ¨ ° ±±¬®²°¨¬ ´³ª¶¨¾ lv : V ! K, £¤¥ K ¥±²¼¯®«¥ R ¨«¨ C , ®¯°¥¤¥«¥³¾ ° ¢¥±²¢®¬ lv (x) = (v; x). ¨¥©®±²¼ ½²®© ´³ª¶¨¨ ±«¥¤³¥² ¨§«¨¥©®±²¨ ±ª «¿°®£® ¯°®¨§¢¥¤¥¨¿. · « ° ±±¬®²°¨¬ ±«³· ©, ª®£¤ V | ¥¢ª«¨¤®¢® ¯°®±²° ±²¢®.
±±¬®²°¨¬ ®²®¡° ¦¥¨¥ f :V ! V 0 , ®¯°¥¤¥«¥®¥ ´®°¬³«®© f (v) := lv . ²® | «¨¥©®¥ ®²®¡° ¦¥¨¥, ².ª. lv +v = lv + lj ,¡®«¥¥ ²®£®, ½²® ®²®¡° ¦¥¨¥ ¥ § ¢¨±¨² ®² ¢»¡®° ¡ §¨± . °®¢¥°¨¬, ¡³¤¥² «¨ f ¨§®¬®°´¨§¬®¬,².¥. ¤® ¤®ª § ²¼, ·²® Ker f = f0g (½²®£® ¡³¤¥² ¤®±² ²®·®, ² ª ª ª ° §¬¥°®±²¨ ¯°®±²° ±²¢V ¨ V 0 ±®¢¯ ¤ ¾²). ®§¼¬¥¬ ¯°®¨§¢®«¼»© ¢¥ª²®° w 2 Ker f , ²®£¤ f (w) = lw = 0, ±«¥¤®¢ ²¥«¼®,lw (x) = (w; x) = 0 ¤«¿ «¾¡®£® x 2 V .
® ²®£¤ ¨ (w; w) = 0, § ·¨², w = 0, ².¥. ¿¤°® ®²®¡° ¦¥¨¿f ³«¥¢®¥.¥¯¥°¼ ° ±±¬®²°¨¬ ±«³· ©, ª®£¤ V | ³¨² °®¥ ¯°®±²° ±²¢®. ¯®¬¨¬, ·²®, ¯® ®¯°¥¤¥«¥¨¾ ±®¯°¿¦¥®£® ¯°®±²° ±²¢ , ³¬®¦¥¨¥ ª®¬¯«¥ª±»¥ ·¨±« ³±²°®¥® ¯® ¯° ¢¨«³ v := v. ®£¤ ®²®¡° ¦¥¨¥ f : V ! V 0, f (v) = lv , ² ª¦¥ ¡³¤¥² «¨¥©»¬ ( ¤ ¯®«¥¬ C ),137212¯®²®¬³ ·²® lv = lv = lv . «®£¨·® ¢¥¹¥±²¢¥®¬³ ±«³· ¾ ¯®«³· ¥¬, ·²® ¿¤°® f ³«¥¢®¥ ¨f | ¨§®¬®°´¨§¬. ¯®¬¨¬, ·²® ¥±«¨ ¯°®±²° ±²¢ ª ®¨·¥±ª¨ ¨§®¬®°´», ²® ¨µ ¬®¦® ¯°®±²® ®²®¦¤¥±²¢¨²¼ ± ¯®¬®¹¼¾ ª ®¨·¥±ª®£® ¨§®¬®°´¨§¬ , ¨ ¢ ¤ «¼¥©¸¥¬ ¥ ° §«¨· ²¼.4¯¥° ²®°» ¢ ¥¢ª«¨¤®¢»µ ¨ ³¨² °»µ ¯°®±²° ±²¢ µ4.1§®¬®°´¨§¬» £¨«¼¡¥°²®¢»µ ¯°®±²° ±²¢¯°¥¤¥«¥¨¥ 4.1.1 ³±²¼ V ¨ W - £¨«¼¡¥°²®¢» ¯°®±²° ±²¢ .
²®¡° ¦¥¨¥ f : V ! W §»¢ ¥²±¿ ¨§®¬®°´¨§¬®¬ £¨«¼¡¥°²®¢»µ ¯°®±²° ±²¢, ¥±«¨ ¢»¯®«¥» ±«¥¤³¾¹¨¥ ±¢®©±²¢ :1) f | «¨¥©®¥ ®²®¡° ¦¥¨¥;2) f ±®µ° ¿¥² ±ª «¿°®¥ ¯°®¨§¢¥¤¥¨¥, ².¥. (f (a); f (b)) = (a; b) ¤«¿ «¾¡»µ a; b 2 V ;3) ±³¹¥±²¢³¥² ®¡° ²®¥ ®²®¡° ¦¥¨¥ f 1 : W ! V , ®¡« ¤ ¾¹¥¥ ±¢®©±²¢ ¬¨ 1 ¨ 2.²¢¥°¦¤¥¨¥ 4.1.2 ¢ £¨«¼¡¥°²®¢»µ ¯°®±²° ±²¢ ¨§®¬®°´» (ª ª £¨«¼¡¥°²®¢» ¯°®±²° ±²¢ ) ²®£¤ ¨ ²®«¼ª® ²®£¤ , ª®£¤ ¨µ ° §¬¥°®±²¨ ±®¢¯ ¤ ¾².®ª § ²¥«¼±²¢®. ±«¨ ¯°®±²° ±²¢ V ¨ W ¨§®¬®°´» ª ª £¨«¼¡¥°²®¢» ¯°®±²° ±²¢ , ²® ®¨ ² ª¦¥ ¨§®¬®°´» ª ª ¢¥ª²®°»¥ ¯°®±²° ±²¢ , ¯®½²®¬³ ¨µ ° §¬¥°®±²¨ ±®¢¯ ¤ ¾².
®ª ¦¥¬ ®¡° ²®¥³²¢¥°¦¤¥¨¥. ³±²¼ dim V = dim W = n, a1; : : : ; an | ®°²®®°¬¨°®¢ »© ¡ §¨± ¢ V , b1; : : : ; bn| ®°²®®°¬¨°®¢ »© ¡ §¨± ¢ W . ²®¡° ¦¥¨¥ f ¤®±² ²®·® ®¯°¥¤¥«¨²¼ ¡ §¨±»µ ¢¥ª²®° µ, § ²¥¬ ¯°®¤®«¦¨²¼ ¢±¥ V ¯® «¨¥©®±²¨. ³±²¼ f (ai ) = bi , i = 1; : : : ; n. °®¢¥°¨¬³±«®¢¨¥ 2). ®§¼¬¥¬ ¤¢ ¢¥ª²®° x; y 2 V , x = xi ai , y = y i ai . ®£¤ f (x) = xi bi , f (y ) = y i bi¨ (f (x); f (y )) = xi (bi; bj )y j = xi ij y j = xi (ai ; aj )y j = (x; y ).
¡° ²®¥ ®²®¡° ¦¥¨¥, ®·¥¢¨¤®,±³¹¥±²¢³¥² ¨ «¨¥©®, ¨ ² ª¦¥ ³¤®¢«¥²¢®°¿¥² ±¢®©±²¢³ 2)..²¢¥°¦¤¥¨¥®¥). ±«¨ff :V !V4.1.3 ³±²¼| ¥ª®²®°®¥ ®²®¡° ¦¥¨¥ (¥ ®¡¿§ ²¥«¼® «¨¥©±®µ° ¿¥² ±ª «¿°®¥ ¯°®¨§¢¥¤¥¨¥, ²® ®® «¨¥©®.®ª § ²¥«¼±²¢®. ®§¼¬¥¬ ®°²®®°¬¨°®¢ »© ¡ §¨± a1 ; : : : ; an ¯°®±²° ±²¢ V . ³±²¼bi = f (ai ), i = 1; : : : ; n. °®¢¥°¨¬ ¡³¤³² «¨ ¢¥ª²®° ®¡° §®¢»¢ ²¼ ¡ §¨± («¨¥©® ¥§ ¢¨±¨¬»)..ª. ±®µ° ¿¥²±¿ ±ª «¿°®¥ ¯°®¨§¢¥¤¥¨¥, ²® (bi; bj ) = (ai ; aj ) = ij , ¨ ±¨±²¥¬ ¢¥ª²®°®¢ b1; : : : ; bn®°²®®°¬¨°®¢ . °®¢¥°¨¬ ¥¥ «¨¥©³¾ ¥§ ¢¨±¨¬®±²¼: ¥±«¨ 1b1 + : : : + n bn = 0, ²®, ³¬®¦ ¿ ±ª «¿°® ¢¥ª²®° bk , ¯®«³· ¥¬ (bk ; 1b1 + : : : + n bn ) = k = 0.
ª¨¬ ®¡° §®¬, ¢¥ª²®°»b1; : : : ; bn ®¡° §³¾² ¡ §¨± (¢®®¡¹¥ £®¢®°¿, «¾¡ ¿ ±¨±²¥¬ ¯®¯ °® ®°²®£® «¼»µ ¢¥ª²®°®¢ «¨-¥©® ¥§ ¢¨±¨¬ ).®§¼¬¥¬ ¯°®¨§¢®«¼»© ¢¥ª²®° x = xi ai , ²®£¤ xi = xi (ai ; ai) = (ai; x), , ².ª. f ±®µ° ¿¥²±ª «¿°®¥ ¯°®¨§¢¥¤¥¨¥, ²® xi = (ai ; x) = (f (ai); f (x)) = (bi ; f (x)), ±«¥¤®¢ ²¥«¼®, f (x) = xi bi. ª¨¬ ®¡° §®¬, f (x) ¨¬¥¥² ²¥ ¦¥ ª®®°¤¨ ²» ¢ ¡ §¨±¥ b1; : : : ; bn , ·²® ¨ x ¢ ¡ §¨±¥ a1 ; : : : ; an ,±«¥¤®¢ ²¥«¼®, ¯°¨ ®²®¡° ¦¥¨¨ f ±®µ° ¿¾²±¿ ª®®°¤¨ ²». ®±«¥ ½²®£® § ¬¥· ¨¿ ¯°®¢¥°ª «¨¥©®±²¨ ®·¥¢¨¤ .¯°¥¤¥«¥¨¥ 4.1.4 ¨¥©»© ®¯¥° ²®° f : V ! V §»¢ ¥²±¿ ¨§®¬¥²°¨¥©, ¥±«¨ jf (a)j = jaj¤«¿ «¾¡®£® ¢¥ª²®° a 2 V (².¥.
¥±«¨ ® ±®µ° ¿¥² ¤«¨» ¢¥ª²®°®¢).²¢¥°¦¤¥¨¥ 4.1.5 ¯¥° ²®°±®µ° ¿¥² ±ª «¿°®¥ ¯°®¨§¢¥¤¥¨¥.f¿¢«¿¥²±¿ ¨§®¬¥²°¨¥© ²®£¤ ¨ ²®«¼ª® ²®£¤ , ª®£¤ ®38®ª § ²¥«¼±²¢®. ±«¨ f ±®µ° ¿¥² ±ª «¿°®¥ ¯°®¨§¢¥¤¥¨¥, ²® ®, ¢ · ±²®±²¨, ±®µ° ¿¥² ¨¤«¨» ¢¥ª²®°®¢. ±² ¥²±¿ ¯°®¢¥°¨²¼ ®¡° ²®¥ ³²¢¥°¦¤¥¨¥.
³±²¼ f ±®µ° ¿¥² ¤«¨» ¢¥ª²®°®¢(².¥. ¨§®¬¥²°¨¿).1) ±«³· ¥, ª®£¤ ¯°®±²° ±²¢® V ¥¢ª«¨¤®¢®, ¢®§¼¬¥¬ ¤¢ ¯°®¨§¢®«¼»µ ¢¥ª²®° a; b 2 V ,²®£¤ (a + b; a + b) = (a; a) + (b; b) + 2(a; b), ®²ª³¤ (a; b) = 12 ((a + b; a + b) (a; a) (b; b)),±«¥¤®¢ ²¥«¼®, ®¯¥° ²®° f ±®µ° ¿¥² ±ª «¿°®¥ ¯°®¨§¢¥¤¥¨¥.2) ±±¬®²°¨¬ ²¥¯¥°¼ ±«³· ©, ª®£¤ ¯°®±²° ±²¢® V ³¨² °®. ®£¤ ¡³¤¥¬ ¨¬¥²¼ (a + b; a +b) = (a; a) + (b; b) + (a; b) + (a; b) = (a; a) + (b; b) + 2 Re(a; b), ®²ª³¤ Re(a; b) = 12 ((a + b; a + b)(a; a) (b; b)), ±«¥¤®¢ ²¥«¼®, ¢¥¹¥±²¢¥ ¿ · ±²¼ ±ª «¿°®£® ¯°®¨§¢¥¤¥¨¿ ±®µ° ¿¥²±¿.